KR100672734B1 - 지하철 무선랜 시스템의 핸드오버 방법 - Google Patents

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Abstract

지하철 객차 내의 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR)로부터 핸드오버 승인을 요청받은 지하철 역내 고정 무선중계기(Fixed Access Switch: FAS)에서 핸드오버 승인 통보를 하고 다운링크(downlink)에 대한 버퍼링을 수행하고, 핸드오버 승인통보를 받은 지하철 객차 내의 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR)에서 업링크(uplink)에 대한 버퍼링을 수행함으로써 지하철의 이동시 패킷의 손실을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 지하철 무선 랜 시스템의 핸드오버 방법.
지하철, 무선랜, 핸드오버

Description

지하철 무선랜 시스템의 핸드오버 방법{A method of handoff in a subway wireless LAN system}
도 1은 종래 기술에 따른 무선 랜 시스템에서의 핸드오버 방법의 진행과정을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 핸드오버 방법 중 기지국 내에서의 처리 과정을 시스템을 이루는 각 요소간의 동작을 나타낸 예시도이다.
도 3은 도 2의 각 구성요소 간의 동작을 나타낸 타이밍도이다.
도 4는 본 발명에 따른 핸드오버 방법 중 기지국 간의 핸드오버 처리 과정을 시스템을 이루는 각 요소간의 동작을 나타낸 예시도이다.
도 5는 도 4의 각 구성요소 간의 동작을 나타낸 타이밍도이다.
본 발명은 무선랜 시스템에서의 핸드오버 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철도나 지하철의 전동차와 같이 가입자 개개인에 대한 이동성이 아닌 그룹별 이동성의 보장만으로도 이동 서비스 가능한 특수한 환경내에서 전동차의 이동에 상관없이 가입자에게 이동 무선랜 서비스를 원활히 제공하기 위한 방법에 관한 것 이다.
홈 네트워크(Home Network: HN)에 등록된 단말장치(Mobile Node: MN)가 다른망(Foreign Network: FN)으로 이동할 때의 핸드오버 방법은 도 1에서 나타난 예시도와 같다.
먼저, 단말은 다른 망(FN)에 있는 FA(Foreign Applicance)에 자신이 새로 이동하였음을 등록해 놓는다(①).
FA는 새로 이동된 단말장치(MN)의 원래 망에 있는 홈네트워크의 HA(Home Appliance: HA)에게 단말장치(MN)가 자신의 망으로 이동되었음을 알려준다(②).
이후, 외부에 있는 어떤 외부노드(Correspondent Node: CN)이 단말장치(MN)에 패킷을 송신할 경우, 이 단말장치(MN)가 다른 망으로 이동한지 모르므로, 단말장치(MN)의 원래 IP주소를 목적지로 한 패킷을 홈 네트워크(HN)로 보낸다(③).
이때, 단말장치(MN)의 IP 주소 변경없이 외부(CN)에서 송신된 패킷이 다른망(FN)에 있는 단말장치(MN)에 전달될 수 있어야 한다. 이를 위하여 HA와 FA간에는 IP 패킷을 전달하기 위한 터널이 사용된다. 이러한 터널이 동작하려면 HA라우터는 FA라우터의 IP주소인 COA(Care-of-Address)를 알고 있어야 한다. 패킷을 수신한 HA는 이 IP 패킷 앞에 새로운 IP패킷을 부착한다. HA는 이동한 망에 있는 FA(즉, 라우터)의 주소를 알고 있기 때문이다. 이 새로운 IP 패킷의 목적지 주소를 해당 FA의 주소로 한 IP-in-IP형식의 터널링(tunneling) 기법으로 만들어진 패킷을 FA로 송신한다(④).
FA는 새로 부착된 IP 헤더를 떼어낸 다음 이 패킷을 해당 MN에게 전달한다( ⑤).
만약, FA가 CN에게 패킷을 송신할 경우에는 HA를 경유하지 않고, 직접 CN에게 송신한다(⑥).
이동 IP 기술은 터미널(Terminal) 단위의 이동성 보장만을 지원하며 독립된 망(Subnet) 단위의 이동성 보장을 지원할 수 있는 방안이 없다. 터미널(Terminal) 단위의 이동성을 보장하기 위해 각각에 대한 핸들링(Handling)이 필요하게 되어 빠른 라우팅 처리에도 문제점이 있다. 또한 패킷(Packet) 유실의 가능성이 존재하여 실시간 패킷의 전송이 필요한 서비스를 제공하는데 문제가 있다.
본 발명은 지하철 전동차의 이동에 상관없이 가입자에게 연속적이고 안정적인 무선랜 환경을 유지할 수 있는 핸드오버 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 단말장치의 IP 주소를 바꾸지 않고 지하철 무선랜에서의 핸드오버를 수행할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지하철 무선랜 시스템의 핸드오버 방법은 지하철 객차 내의 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR)로부터 핸드오버 승인을 요청받은 지하철 역내 고정 무선중계기(Fixed Access Switch: FAS)에서 핸드오버 승인 통보를 하고 다운링크(downlink)에 대한 버퍼링을 수행하고, 핸드오버 승인통보를 받은 지하철 객차 내의 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR)에서 업링크(uplink)에 대한 버퍼링을 수행함으로써 지하철의 이동시 패킷의 손실을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지하철 무선랜 시스템의 핸드오버 방법의 구체적 동작의 특징은 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR)에서 핸드오버 조건에 만족하는 인접 고정 무선중계기(FAS_B)를 확인하는 과정과; 핸드오버 수행 시점에 이동 무선중계기(MAR)에서 인접 고정 무선중계기(FAS_B)로 핸드오버 승인요청 신호를 송신하는 과정과; 인접 고정 무선중계기(FAS_B)에서 이동 무선중계기(MAR)로 핸드오버 승인 메시지를 송신하고, 다운링크(Down link)에 대한 버퍼링을 수행하는 과정과; 핸드오버 승인신호를 수신한 이동 무선중계기(MAR)에서 해당 기지국 라우터(Base Station Router: BSR)로 핸드오버 요구 메시지를 전송하고, 업링크(Up link)에 대한 버퍼링을 수행하는 과정과; 핸드오버 요구메시지의 내용에 따라 라우팅 테이블을 갱신하는 과정과; 기존 경로 단절요구 메시지를 현재 접속된 고정 무선중계기(FAS_A)로 전송하는 과정과; 고정 무선중계기(FAS_A)에서 핸드오버 완료 메시지를 이동 무선중계기(MAR)로 전송하는 과정과; 기지국 라우터에서 변경된 경로를 통해 이동 무선중계기로 핸드오버 완료메시지를 전송하는 과정과; 이동 무선중계기(MAR)에서 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)로 핸드오버 완료 메시지를 전송하고, 업링크(Up link)에 대한 버퍼링을 해제하는 과정과; 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)에서 다운링크(Down link)에 대한 버퍼링을 해제하는 과정과; 이동 무선중계기(MAR)에서 중앙EMS서버(Centlize EMS Server: CES)로 핸드오버 완료 메시지를 송부하는 과정을 포함하여 이루어지는 점이다.
본 발명에 따른 지하철 무선랜 시스템의 핸드오버 방법의 세부적 동작의 특징은 기지국 내에서의 핸드오버 요구 메시지인 경우는 기지국 라우터(BSR)에서 라 우팅 테이블을 갱신하고, 기지국간의 핸드오버 메시지인 경우, 기지국 라우터(BSR)에서 게이트 라우터(Gate Router)로 핸드오버 요구메시지를 송신하고, 게이트 라우터(Gate Router)에서 라우팅 테이블을 갱신하여, 현재 접속된 고정 무선중계기(FAS_A)로 기존 경로 단절요구 메시지를 전송하는 점이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 지하철 무선랜 시스템의 핸드오버 방법을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 핸드오버 방법 중 기지국 내에서의 처리 과정을 시스템을 이루는 각 요소간의 동작을 나타낸 예시도이다. 도시된 바와 같이, 각 구성요소 사이의 번호는 그 동작의 순서를 의미한다. 도 3은 각 구성요소 간의 동작을 나타낸 타이밍도이다. 도 2 내지 도 3을 이용하여 기지국 내에서의 핸드오버 방법을 설명한다.
①. 고정 무선중계기(FAS_B)는 다양한 정보를 포함한 비콘(bicon)을 일정 시간을 주기로 계속 전송한다. 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR) 또한, 이동하면서 기존의 연결된 고정 무선중계기(FAS_A)가 아닌 인접한 고정 무선중계기(FAS_B)에서 제공하는 비콘(bicon)신호를 일정 시간을 주기로 접수한다. 무선환경이 핸드오버 조건을 만족하는 지 계속 판단한다.
②. 이동 무선중계기(MAR)는 무선환경 파라미터(parameter)들을 분석한다. 핸드오버를 수행할 시점이면, 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)로 핸드오버 승인을 요청한다.
③. 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)는 핸드오버 가능 여부를 판단한다. 핸드오버가 가능한 상태이면 이동 무선중계기(MAR)로 핸드오버의 승인을 통보한다. 이때, 다운링크(Down link)에 대한 버퍼링(Buffering)을 시작한다.
④. 핸드오버 승인통보를 받은 이동 무선중계기(MAR)은 해당 기지국 라우터(Base Station Router: BSR)로 핸드오버 요구 메시지(Routing table change request message)를 송신한다. 이후, 업링크(Up link)에 대한 버퍼링(Buffering)을 시작한다. 이때 기존의 고정 무선중계기(FAS_A)와 이동 무선중계기(MAR)의 접속은 유지된 상태에서 데이터를 수신한다.
⑤. 핸드오버 요구 메시지를 수신한 기지국 라우터(BSR)는 메시지의 내용을 분석한다. 기지국 라우터(BSR) 내의 핸드오버 임을 인지하고 라우팅 테이블(Routing Table)을 갱신한다. 이후, 이전 고정 무선중계기(FAS_A)로 기존 경로(Path)의 단절 요구 메시지(Disconnect Previous Path Request)를 전송한다.
⑥. 경로 단절요구 메시지를 수신한 이전 고정 무선중계기(FAS_A)는 핸드오버가 완료되었음을 이동 무선중계기(MAR)에게 통보한다.
⑦. 핸드오버 처리의 안정을 확보하기 위해 기지국 라우터(BSR)는 변경된 경로로 핸드오버 완료 메시지(Routing Table Change Response)를 이동 무선중계기(MAR)로 통보한다.
⑧. 이동 무선중계기(MAR)에서 DPRQ(Disconnect Previous path Request) 또는 RTCA(Routing Table Change Ack)를 수신하면 핸드오버가 정상적으로 처리되었음을 인지한다. 이후, 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)로 핸드오버가 완료되었음을 통보한다. 이후, 업링크에 대한 버퍼링을 해제한다. 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)도 핸드오버가 처리된 것을 인지한다. 다운 링크에 대한 버퍼링을 해제한 후, 정상적인 서비스를 수행한다.
⑨. 이동 무선중계기(MAR)는 핸드오버가 완료되었음을 망 관리 서버(Centralized EMS System: CES)로 통보한다.
이동 무선중계기(MAR)가 기지국간의 핸드오버를 요청하는 경우의 처리과정은 도 4의 예시도 및 도 5의 타이밍도를 이용하여 설명한다.
①. 고정 무선중계기(FAS_B)는 다양한 정보를 포함한 비콘을 일정 시간을 주기로 계속 전송한다. 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR) 또한, 이동하면서 기존의 연결된 FAS(FAS_A)가 아닌 인접한 FAS(FAS_B) 비콘(beacon)을 일정 시간을 주기로 접수한다. 무선환경이 핸드오버 조건을 만족하는 지 계속 판단한다.
②. 이동 무선중계기(MAR)는 무선환경 파라미터(parameter)들을 분석한다. 핸드오버를 수행할 시점이면, 새로운 FAS(FAS_B)로 핸드오버 승인을 요청한다.
③. 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)는 핸드오버 가능 여부를 판단한다. 핸드오버가 가능한 상태이면 이동 무선중계기(MAR)로 핸드오버의 승인을 통보한다. 이때, 다운링크(Down link)에 대한 버퍼링(Buffering)을 시작한다.
④. 핸드오버 승인통보를 받은 이동 무선중계기(MAR)은 해당 기지국 라우터(Base Station Router: BSR)로 핸드오버 요구 메시지(Routing table change request message)를 송신한다. 이후, 업링크(Up link)에 대한 버퍼링(Buffering) 을 시작한다. 이때 기존의 고정 무선중계기(FAS_A)와 이동 무선중계기(MAR)의 접속은 유지된 상태에서 데이터를 수신한다.
ⓐ 핸드오버요구 메시지를 수신한 기지국 라우터(BSR)은 메시지의 내용을 분석한다. 기지국 간의 핸드오버임을 인지하고 게이트 라우터(Gate Router)로 기지국간 핸드오버 요구 메시지(Hard Hand-Over Request Message)를 전송한다.
ⓑ 핸드오버 요구 메시지를 수신한 게이트 라우터(Gate Router)는 메시지를 분석하여 기지국 간 하드 핸드오버 요구임을 인식한다. 이후, 라우팅 테이블을 갱신하고, 기지국 라우터(BSR_B)로 라우팅 테이블 갱신 완료 메시지(Routing Table Update Complete)를 전송한다.
⑤. 이후, 게이트 라우터(Gate Router)는 이전 고정 무선중계기(FAS_A)로 기존 경로(Path)의 단절 요구 메시지(Disconnect Previous Path Request)를 전송한다.
⑥. 경로 단절요구 메시지를 수신한 이전 고정 무선중계기(FAS_A)는 핸드오버가 완료되었음을 이동 무선중계기(MAR)에게 통보한다.
⑦. 핸드오버 처리의 안정을 확보하기 위해 기지국 라우터(BSR)는 변경된 경로로 핸드오버 완료 메시지(Routing Table Change Response)를 이동 무선중계기(MAR)로 통보한다.
⑧. 이동 무선중계기(MAR)에서 DPRQ(Disconnect Previous path Request) 또는 RTCA(Routing Table Change Ack)를 수신하면 핸드오버가 정상적으로 처리되었음을 인지한다. 이후, 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)로 핸드오버가 완료되었음을 통보한다. 이후, 업링크에 대한 버퍼링을 해제한다. 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)도 핸드오버가 처리된 것을 인지한다. 다운 링크에 대한 버퍼링을 해제한 후, 정상적인 서비스를 수행한다.
⑨. 이동 무선중계기(MAR)는 핸드오버가 완료되었음을 망 관리 서버(Centralized EMS System: CES)로 통보한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지하철 무선랜 시스템의 핸드오버 방법은 지하철(또는 철도)이라는 특수한 환경에서의 IP 이동성을 보장할 수있다. 따라서, 전동차의 이동에 상관없이 연속적이고 안정적인 무선랜 서비스를 제공할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 개별 터미널별의 핸드오버에 비해 훨씬 안정적이고, 고속으로 특수한 환경내의 모든 터미널들에 대해 핸드오버를 지원할 수 있어, 이동과 상관없이 서비스를 할 수 있다. 아울러 이동 IP사용에 따른 IP의 낭비를 줄일 수도 있는 효과를 갖는다.

Claims (3)

  1. 지하철 객차 내의 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR)로부터 핸드오버 승인을 요청 받은 지하철 역내 고정 무선중계기(Fixed Access Switch: FAS)에서 핸드오버 승인 통보를 하고 다운링크(downlink)에 대한 버퍼링을 수행하고, 핸드오버 승인통보를 받은 지하철 객차 내의 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR)에서 업링크(uplink)에 대한 버퍼링을 수행함으로써 지하철의 이동시 패킷의 손실을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 지하철 무선 랜 시스템의 핸드오버 방법.
  2. 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR)에서 핸드오버 조건에 만족하는 인접 고정 무선중계기(FAS_B)를 확인하는 과정과;
    핸드오버 수행 시점에 이동 무선중계기(MAR)에서 인접 고정 무선중계기(FAS_B)로 핸드오버 승인요청 신호를 송신하는 과정과;
    인접 고정 무선중계기(FAS_B)에서 이동 무선중계기(MAR)로 핸드오버 승인 메시지를 송신하고, 다운링크(Down link)에 대한 버퍼링을 수행하는 과정과;
    핸드오버 승인신호를 수신한 이동 무선중계기(MAR)에서 해당 기지국 라우터(Base Station Router: BSR)로 핸드오버 요구 메시지를 전송하고, 업링크(Up link)에 대한 버퍼링을 수행하는 과정과;
    핸드오버 요구메시지가 기지국 내에서의 핸드오버 요구 메시지인 경우, 기지국 라우터(BSR)에서 라우팅 테이블을 갱신하고,
    상기 기지국 라우터(BSR)에서 기존 경로 단절요구 메시지를 현재 접속된 고정 무선중계기(FAS_A)로 전송하는 과정과;
    고정 무선중계기(FAS_A)에서 핸드오버 완료 메시지를 이동 무선중계기(MAR)로 전송하는 과정과;
    기지국 라우터에서 변경된 경로를 통해 이동 무선중계기로 핸드오버 완료메시지를 전송하는 과정과;
    이동 무선중계기(MAR)에서 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)로 핸드오버 완료 메시지를 전송하고, 업링크(Up link)에 대한 버퍼링을 해제하는 과정과;
    새로운 고정 무선중계기(FAS_B)에서 다운링크(Down link)에 대한 버퍼링을 해제하는 과정과;
    이동 무선중계기(MAR)에서 망 관리 서버(Centralize EMS Server: CES)로 핸드오버 완료 메시지를 송부하는 과정을 포함하는 지하철 무선랜 시스템의 핸드오버 방법.
  3. 이동 무선중계기(Mobile Access Router: MAR)에서 핸드오버 조건에 만족하는 인접 고정 무선중계기(FAS_B)를 확인하는 과정과;
    핸드오버 수행 시점에 이동 무선중계기(MAR)에서 인접 고정 무선중계기(FAS_B)로 핸드오버 승인요청 신호를 송신하는 과정과;
    인접 고정 무선중계기(FAS_B)에서 이동 무선중계기(MAR)로 핸드오버 승인 메시지를 송신하고, 다운링크(Down link)에 대한 버퍼링을 수행하는 과정과;
    핸드오버 승인신호를 수신한 이동 무선중계기(MAR)에서 인접 기지국 라우터(Base Station Router: BSR_B)로 핸드오버 요구 메시지를 전송하고, 업링크(Up link)에 대한 버퍼링을 수행하는 과정과;
    핸드오버 요구 메시지를 수신한 기지국 라우터(BSR_B)에서 게이트 라우터(Gate Router)로 핸드오버 요구메시지를 송신하는 과정과;
    기지국 라우터(BSR_B)로부터 핸드오버 요구 메시지를 수신한 게이트 라우터(Gate Router)에서 라우팅 테이블을 갱신하고, 현재 접속된 고정 무선중계기(FAS_A)로 기존 경로 단절요구 메시지를 전송하는 과정과;
    고정 무선중계기(FAS_A)에서 핸드오버 완료 메시지를 이동 무선중계기(MAR)로 전송하는 과정과;
    기지국 라우터에서 변경된 경로를 통해 이동 무선중계기로 핸드오버 완료메시지를 전송하는 과정과;
    이동 무선중계기(MAR)에서 새로운 고정 무선중계기(FAS_B)로 핸드오버 완료 메시지를 전송하고, 업링크(Up link)에 대한 버퍼링을 해제하는 과정과;
    새로운 고정 무선중계기(FAS_B)에서 다운링크(Down link)에 대한 버퍼링을 해제하는 과정과;
    이동 무선중계기(MAR)에서 망 관리 서버(Centralize EMS Server: CES)로 핸드오버 완료 메시지를 송부하는 과정을 포함하는 지하철 무선랜 시스템의 핸드오버 방법.
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